Учёные из Томска и Саратова разработали новый композит из силикона, керамических наполнителей и глицерина для изоляции кабельной арматуры, токоведущих частей и электродов в высоковольтных системах.
В исследовании принимали участие сотрудники Инженерной школы новых производственных технологий Томского политехнического университета и Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Учёные получили несколько образцов композитов на основе силиконового компаунда «ПентЭласт-750» методом механического смешивания. В качестве модификаторов использовали керамические наполнители — титанат бария, титанат калия с добавлением железа и титаната кальция-меди. В качестве пластификатора с высоким значением диэлектрической проницаемости применяли глицерин.
«Применение титанатов с различной природой поляризуемости позволило получить материалы с диэлектрическими свойствами, имеющими потенциал практического применения, — пояснил доцент Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. Николай Горшков. — Наш совместный опыт позволил провести исследование одновременно фундаментальное и прикладное. Разработанные композиты применимы не только в качестве изоляции, но и слоя, выравнивающего и направляющего электрические поля, так как это требуется в электротехнических устройствах».
Силиконовая резина выбрана в качестве матрицы для создания композитов с высокой диэлектрической проницаемостью из-за её высокой стойкости к ударным и тепловым нагрузкам, возникающим в приэлектродном пространстве в момент разряда. Это повышает стойкость изоляции к электрическому пробою в целом, способствует увеличению срока её службы, сокращению потерь энергии, увеличению производительности электроразрядных технологий.
В процессе исследований учёные оценивали электрическую прочность, диэлектрическую проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, твёрдость по Шору.
«В результате нам удалось выделить наилучший образец материала, значение диэлектрической проницаемости которого составляет 54,41, что является перспективным для использования в изоляции арматуры высоковольтных систем, в том числе в электроразрядных технологиях», — отметил аспирант Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Евгений Радзивилов.
Новые электроразрядные технологии могут обеспечить удешевление бурения глубоких скважин в скальных породах, добычи минералов, разрушения бетона и железобетона при демонтаже больших конструкций.
«Мы исследуем возможности увеличения стойкости изоляции к электрическому пробою в электроразрядных технологиях, — сообщил соавтор исследования, доцент отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Артём Юдин. — Решение этого вопроса имеет принципиальное значение для промышленного внедрения электроразрядных технологий. Например, это более дешёвый по сравнению с механическими способ бурения глубоких скважин в скальных породах, что актуально для развития геотермальной энергетики».